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(共39张PPT)
第四单元 基因的表达
4.1 基因指导蛋白质的合成
《侏罗纪公园》
利用已灭绝生物的DNA，真的能够使其复活吗？
生物体所有特征的总和我们称之为性状，性状的主要承担者或体现者是谁
蛋白质
基因(DNA)
生物体性状主要是由谁决定的
DNA
？
蛋白质
核糖体
DNA
蛋白质在核糖体合成
DNA在细胞核
mRNA充当DNA和蛋白质的信使
通过信使RNA
RNA和DNA的区别
核糖
脱氧核糖
核糖和脱氧核糖的结构模式图
RNA和DNA的区别
项目 RNA DNA
名称
组成
基本单位
结构
存在部位
功能
核糖核酸
脱氧核糖核酸
核糖核苷酸
脱氧（核糖）核苷酸
一般为单链
一般为双链
主要存在于细胞质中
主要存在于细胞核中
C、H、O、N、P
核糖、磷酸、
含氮碱基：A、G、C、U
C、H、O、N、P
脱氧核糖、磷酸、
含氮碱基：A、G、C、T
传递遗传信息
携带遗传信息
RNA
——RNA的分类
RNA 种类 mRNA——信使RNA tRNA——转运RNA rRNA——核糖体RNA
空间 结构 单链 三叶草结构 单链
特点 携带从DNA上转录来的遗传信息 一种转运RNA只能识别和转运一种氨基酸 核糖体的组成成分
功能 翻译时作模板 识别并转运氨基酸 参与构成核糖体
共同点 都是转录的产物；基本单位都相同；都与翻译过程有关
⑴ 解旋
第1步：DNA双链解开（_________的催化），_____暴露出来；
RNA聚合酶
碱基
注意：转录需要解旋，但不需要解旋酶（RNA聚合酶本身具有解旋功能）
二、转录过程
⑵配对⑶连接
第2步：游离的____________与____________上的碱基互补配对，
在___________的作用下开始mRNA的合成；
核糖核苷酸
DNA模板链
第3步：新结合的核糖核苷酸连接到正在合成的mRNA分子上。
（____________的催化形成____________）
RNA聚合酶
磷酸二酯键
RNA聚合酶
该过程中，游离的核糖核苷酸随机地与DNA链上的碱基碰撞、互补配对；
（4）释放
第4步：合成的_____从_______上释放，而后DNA__________
mRNA
DNA链
双螺旋恢复
遗传信息的转录过程
1.概念：
2.时间：
3.场所：
4.条件：
5.产物：
6.特点：
RNA是在细胞核中，通过RNA聚合酶以DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录
个体生长发育的整个过程
细胞核（主要场所）叶绿体和线粒体
模板：
原料：
能量：
酶：
RNA（三种RNA）
边解旋边转录
提醒：每次转录的只是DNA分子特定的基因片段（并非整个DNA）。
7.遗传信息传递的方向：
8、原则：
DNA→RNA
DNA的一条链
4种游离的核糖核苷酸
ATP
RNA聚合酶
遗传信息的转录
——小结
碱基互补配对原则
9、方向：mRNA 5’------- 3’
跟踪反馈
任务1：DNA一条单链的碱基序列是5’-ACGGATCTA-3’，写出与它的互补的另一条单链的碱基序列；写出以它为模板转录出的mRNA的碱基序列。
二 、遗传信息的翻译
1. 概念：
游离在细胞质中的各种氨基酸，以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质，这一过程叫作翻译。
2.遗传密码：
遗传学上把mRNA中决定氨基酸的不同碱基排列顺序，叫做“遗传密码”。把其中决定一个氨基酸的相邻的三个碱基成为密码子。
密码子
U
C
A
U
G
A
U
U
A
mRNA
密码子
密码子
探索新知
（1）表 4—1“21 种氨基酸的密码子表”
第一个碱基 第二个碱基 第三个碱基
U C A G
U 苯丙氨酸 苯丙氨酸 亮氨酸 亮氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 丝氨酸 酪氨酸 酪氨酸 终止 终止 半胱氨酸 半胱氨酸 终止、硒代半胱氨酸 色氨酸 U
C
A
G
C 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 亮氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 脯氨酸 组氨酸 组氨酸 谷氨酰胺 谷氨酰胺 精氨酸 精氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
A 异亮氨酸 异亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸(起始) 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 苏氨酸 天冬酰胺 天冬酰胺 赖氨酸 赖氨酸 丝氨酸 丝氨酸 精氨酸 精氨酸 U
C
A
G
G 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸 缬氨酸、甲硫氨酸(起始) 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 丙氨酸 天冬氨酸 天冬氨酸 谷氨酸 谷氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 甘氨酸 U
C
A
G
终止密码子： 、 __ 、____
种类 起始密码子： （甲硫氨酸）、
（ 种） ___（缬氨酸、甲硫氨酸）
编码氨基酸的密码子______种或_____种
64
UAA
GUG
AUG
UGA（硒代半胱氨酸）
61
UAG
62
（2）密码子的简并性
地球上几乎所有的生物都共用同一套遗传密码子。
（3）密码子的通用性
一种密码子决定一种氨基酸。
（1）专一性
3.密码子的特性
1、密码子：mRNA上决定一个氨基酸的相邻的三个碱基。
2、密码子共有64种（其中有3种终止密码子，不决定氨基酸。
能决定氨基酸的密码子只有61或62种）
一种氨基酸可以对应一种或多种密码子。
3'
5'
功能特点：
每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。
结合氨基酸的部位
反密码子种类：61或62种
mRNA
5'
3'
A
G
U
密码子
A
C
U
反密码子
tRNA上，能与密码子碱基互补配对的3个相邻的碱基
2.反密码子：
C
A
G
A
C
G
U
C
A
C
U
A
U
A
A
位点1
核糖体
mRNA
5’
3’
①mRNA与核糖体结合，携带甲硫氨酸的tRNA ，通过与mRNA上的密码子AUG互补配对，进入位点1。
H
G
G
U
tRNA
M
C
U
A
tRNA
核糖体移动方向
二、遗传信息的翻译
3.翻译过程
②携带组氨酸的tRNA以同样的方式进入位点2 。
M
C
A
G
A
C
G
U
C
A
C
U
A
U
A
A
C
U
A
tRNA
H
G
G
U
tRNA
mRNA
5’
3’
进入
核糖体
位点1
位点2
核糖体移动方向
二、遗传信息的翻译
3.翻译过程
③位点1上的tRNA将甲硫氨酸交给位点2上的tRNA通过与组氨酸形成肽键，从而转移到占据位点2的tRNA上。
M
C
A
G
A
C
G
U
C
A
C
U
A
U
A
A
C
U
A
tRNA
H
G
G
U
tRNA
mRNA
5’
3’
核糖体
位点1
位点2
肽键
核糖体移动方向
二、遗传信息的翻译
3.翻译过程
④核糖体沿mRNA移动，读取下一个密码子，原位点1的tRNA离开，原位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。
M
C
A
G
A
C
G
U
C
A
C
U
A
U
A
A
C
U
A
tRNA
H
G
G
U
tRNA
mRNA
5’
3’
核糖体
S
G
U
A
tRNA
离开
进入
位点1
位点2
终止密码子
核糖体移动方向
二、遗传信息的翻译
3.翻译过程
遗传信息的翻译
场所:
模板:
原料:
能量:
酶:
工具:
原则：
产物：
特点：
核糖体
mRNA
21种游离氨基酸
ATP
多种酶
tRNA
碱基互补配对（A=U G=C）
多肽链
1条mRNA可结合多个核糖体同时合成多条肽链
三、遗传信息的翻译
意义：
使mRNA上的遗传信息反映到蛋白质结构上
核糖体移动方向：
肽链由短到长
核糖体在mRNA上的移动方向判断方法
意义：一个mRNA分子上相继结合多个核糖体,同时进行多条肽链的合成以迅速合成大量的蛋白质。
真核细胞中复制、转录和翻译过程
四、小结
复制 转录 翻译
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体
模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 21种氨基酸
条件 ATP、解旋酶、DNA聚合酶 RNA聚合酶、ATP ATP、tRNA、酶
产物 2个双链DNA 1个单链RNA 多肽链
特点 半保留复制；边解旋边复制 边解旋边转录； DNA双链全保留 1条mRNA可同时合成多条肽链
四、中心法则
　 人和动植物及绝大多数微生物的遗传信息传递都遵循这一法则。
1.中心法则的提出及其发展
中心法则图解
复制
复制
DNA
RNA
蛋白质
转录
翻译
逆转录
补充：
①遗传信息可以从RNA反过来流向DNA，如艾滋病病毒；
②遗传信息可以从RNA流向RNA，如大多数RNA病毒；
2.中心法则的发展
中心法则适用条件：
①DNA复制、转录和翻译是所有具有细胞结构的生物遵循的法则。
②RNA复制和逆转录只发生在被RNA病毒寄生的细胞中，且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
中心法则的意义：
①对遗传信息流动过程的概括。
②对DNA基本功能（传递和表达遗传信息）的概括。
③对生物遗传物质和性状的关系以及传递途径的概括。
生命是物质、能量和信息的统一体。
3.各类生物遗传信息的传递过程：
①真核生物：
②原核生物：
③DNA病毒：
④RNA病毒：
⑤逆转录病毒：
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
RNA
翻译
蛋白质
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
RNA
逆转录
（遗传物质为DNA的生物）
（遗传物质为RNA的生物）
DNA
翻 译
蛋白质
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
肽键
基因中碱基数
mRNA中碱基数
蛋白质中氨基酸数
1
3
6
肽键
五.基因表达过程中碱基和氨基酸的数量关系
A—C—T—G—G—A—T—C—T
T—G—A—C—C—T—A—G—A
mRNA
A—C—U—G—G—A—U—C—U
转 录（假设以b链为模板进行转录）
b链
a链
∶
∶
五、转录、翻译相关的计算
DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸的数量关系：
基因中碱基数：mRNA的碱基数：蛋白质的氨基酸数
=6n：3n：n（若为DNA的碱基数，则要大于6n）
1.信使RNA的来源是：（ ）
A.由DNA转录而来 B.由DNA翻译而来
C.由DNA转变而来 D.由DNA复制而来
2.DNA的主要功能是遗传信息的：（ ）
A.储存与分配 B. 转录与翻译
C.储存与释放 D、传递与表达
3.构成人体的核酸有两种，构成核酸的基本单位--核苷酸有 ( )
A.2种 D.4种 C.5种 D.8种
A
D
D
4.“密码子”是指：
A.核酸上特定排列顺序的碱基
B. DNA特定排列顺序的碱基
C.mRNA上决定1个氨基酸的三个相邻的碱基
D.tRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基
5.一个转运RNA的一端碱基为CGA，此转运RNA运载的氨基酸 是：
A.精氨酸(CGA) B. 丝氨酸(AGU)
C.谷氨酸(GAG) D. 丙 氨酸(GCU)
C
D
6. 根据在蛋白质生物合成中遗传信息传递的规律，在下面表格数码中填入相应的字母：
C
C
G
A
T
A
G C
C G
U
7.在绝大多数生物中,遗传信息传递的顺序是
①蛋白质　②DNA　③mRNA　④tRNA
A.①→②→③ B.①→④→②
C.②→③→① D.②→④→①
8.下列各项中,遵循“碱基互补配对原则”和人体内发生“碱基互补配对”关系的分别是(　　)
①DNA复制 　②RNA复制
③转录　 ④翻译　 ⑤逆转录
A.①②③④⑤, ①③④
B.①②③④, ①③④
C.①②④⑤, ①②③④
D.①②③④⑤, ①②④⑤
C
A
（1）指出图中数码表示的过程名称：
1、_________ 2、_________ 3、________
4、____________ 5、 _________
（2）图中箭头表示_____________________
（3）指出下列过程进行的场所：
1、________ 2、_________ 5、________
（4）图示过程中，能体现碱基互补配对原则的数码是__________ ，配对的规律是_________
9.下图示“中心法则”，请根据图回答：
复制
转录
逆转录
翻译
RNA复制
遗传信息的传递方向
细胞核
细胞核
核糖体
1 2 3 4 5
A-T(U)、C-G
DNA 信使RNA 蛋白质
2
5
3
1
4
随堂练习
(2019·海南卷，20)下列关于蛋白质合成的叙述错误的是( )
A.蛋白质合成通常从起始密码子开始到终止密码子结束
B.携带肽链的tRNA会先后占据核糖体的2个tRNA结合位点
C.携带氨基酸的tRNA都与核糖体的同一个tRNA结合位点结合
D.最先进入核糖体的携带氨基酸的tRNA在肽键形成时脱掉氨基酸
随堂练习
如图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是( )
A．原核细胞转录和翻译在时空上完全分开
B．转录方向为从左到右
C．转录尚未结束，翻译即已开始
D．一个DNA只能转录一条RNA，但可表达出多条多肽链
随堂练习
下列关于DNA和RNA的叙述，错误的是(　　)
A．原核细胞中既含有DNA也含有RNA
B．两者的物质组成和空间结构有所不同
C．mRNA和tRNA都为单链且不含氢键
D．DNA分子的结构稳定性大于RNA分子
C

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